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高考数学科学创新复习方案提升版第61讲事件与概率学案(Word版附解析)
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这是一份高考数学科学创新复习方案提升版第61讲事件与概率学案(Word版附解析),共21页。
1.随机试验及其特点
(1)定义:对随机现象的实现和对它的观察称为随机试验,简称试验,常用字母E表示.
(2)特点
①试验可以在相同条件下eq \x(\s\up1(01))重复进行;
②试验的所有可能结果是eq \x(\s\up1(02))明确可知的,并且eq \x(\s\up1(03))不止一个;
③每次试验总是恰好出现这些可能结果中的一个,但事先不能确定出现哪一个结果.
2.样本空间
(1)随机试验E的每个可能的eq \x(\s\up1(04))基本结果称为样本点,常用ω表示;
(2)eq \x(\s\up1(05))全体样本点的集合称为试验E的样本空间,常用Ω表示样本空间,称样本空间Ω={ω1,ω2,…,ωn}为有限样本空间.
3.随机事件、必然事件与不可能事件
(1)事件:将样本空间Ω的eq \x(\s\up1(06))子集称为随机事件,简称事件.
(2)基本事件:只包含eq \x(\s\up1(07))一个样本点的事件称为基本事件.
(3)必然事件:Ω包含了所有的样本点,在每次试验中eq \x(\s\up1(08))总有一个样本点发生,所以Ω总会发生,我们称Ω为必然事件.
(4)不可能事件:空集∅不包含任何样本点,在每次试验中eq \x(\s\up1(09))都不会发生,我们称∅为不可能事件.
4.两个事件的关系和运算
5.概率的基本性质
性质1:对任意的事件A,都有P(A)eq \x(\s\up1(18))≥0.
性质2:必然事件的概率为1,不可能事件的概率为eq \x(\s\up1(19))0,即P(Ω)=eq \x(\s\up1(20))1,P(∅)=eq \x(\s\up1(21))0.
性质3:如果事件A与事件B互斥,那么P(A∪B)=eq \x(\s\up1(22))P(A)+P(B).
性质4:如果事件A与事件B互为对立事件,那么P(B)=eq \x(\s\up1(23))1-P(A),P(A)=eq \x(\s\up1(24))1-P(B).
性质5:如果A⊆B,那么eq \x(\s\up1(25))P(A)≤P(B).
性质6:设A,B是一个随机试验中的两个事件,我们有P(A∪B)=eq \x(\s\up1(26))P(A)+P(B)-P(A∩B).
6.频率的稳定性
在任何确定次数的随机试验中,一个随机事件A发生的频率具有随机性.一般地,随着试验次数n的eq \x(\s\up1(27))增大,频率偏离概率的幅度会eq \x(\s\up1(28))缩小,即事件A发生的频率fn(A)会逐渐稳定于事件A发生的eq \x(\s\up1(29))概率P(A),我们称频率的这个性质为频率的稳定性.因此,我们可以用频率fn(A)eq \x(\s\up1(30))估计概率P(A).
1.从集合的角度理解互斥事件和对立事件
(1)几个事件彼此互斥,是指由各个事件所含的结果组成的集合的交集为空集.
(2)事件A的对立事件eq \(A,\s\up6(-))所含的结果组成的集合,是全集中由事件A所含的结果组成的集合的补集.
2.概率加法公式的推广
当一个事件包含多个结果且各个结果彼此互斥时,要用到概率加法公式的推广,即
P(A1∪A2∪…∪An)=P(A1)+P(A2)+…+P(An).
1.(多选)(2023·海口模拟)下列说法正确的是( )
A.对任意的事件A,都有P(A)>0
B.随机事件A发生的概率是频率的稳定值,频率是概率的近似值
C.必然事件的概率为1,不可能事件的概率为0
D.若事件A⊆事件B,则P(A)≤P(B)
答案 BCD
解析 任意事件A发生的概率P(A)满足0≤P(A)≤1,故A错误;频率是数据统计的结果,是一种具体的趋势和规律.在大量重复试验时,频率具有一定的稳定性,总在某个常数附近摆动,且随着试验次数的不断增加,这种摆动幅度越来越小,这个常数就是这个事件发生的概率,由此可知B正确;∵必然事件的概率为1,不可能事件的概率为0,随机事件的概率大于0,小于1,∴C正确;当随机事件的样本空间一定时,若事件A⊆事件B,则必然有P(A)≤P(B),∴D正确.故选BCD.
2.(人教A必修第二册习题10.3 T2改编)小明将一枚质地均匀的正方体骰子连续抛掷了30次,每次朝上的点数都是2,则下列说法正确的是( )
A.朝上的点数是2的概率为1
B.朝上的点数是2的频率为1
C.抛掷第31次,朝上的点数一定不会是2
D.抛掷第31次,朝上的点数一定是2
答案 B
解析 小明将一枚质地均匀的正方体骰子连续抛掷了30次,每次朝上的点数都是2,则朝上的点数是2的频率为eq \f(30,30)=1,故B正确;频率不同于概率,概率是某事件发生的可能性的大小,是一个定值,而频率随着实验的次数的不同而不同,随着试验次数的增大,频率逐渐趋向于概率的值,故A错误;抛掷一枚质地均匀的正方体骰子,朝上的点数是2的概率为eq \f(1,6),所以抛掷第31次,朝上的点数可能是2,也可能不是2,故C,D错误.故选B.
3.(人教B必修第二册5.3.2练习A T2改编)已知P(A)=0.5,P(B)=0.3,P(AB)=0.2,则P(A∪B)=( )
A.0.5 B.0.6
C.0.8 D.1
答案 B
解析 ∵P(A)=0.5,P(B)=0.3,P(AB)=0.2,∴P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.5+0.3-0.2=0.6.故选B.
4.从装有两个白球和两个黄球(球除颜色外其他均相同)的口袋中任取2个球,以下给出了四组事件:
①至少有1个白球与至少有1个黄球;
②至少有1个黄球与都是黄球;
③恰有1个白球与恰有1个黄球;
④至少有1个黄球与都是白球.
其中互斥而不对立的事件共有( )
A.0组 B.1组
C.2组 D.3组
答案 A
解析 对于①,至少有1个白球包括1个白球1个黄球,2个都是白球;至少有1个黄球包括1个白球1个黄球,2个都是黄球,所以这两个事件有可能同时发生,所以不是互斥事件;对于②,至少有1个黄球包括1个白球1个黄球,2个都是黄球,所以至少有1个黄球与都是黄球有可能同时发生,所以不是互斥事件;对于③,恰有1个白球与恰有1个黄球是同一个事件,所以不是互斥事件;对于④,至少有1个黄球包括1个白球1个黄球,2个都是黄球,与都是白球不可能同时发生,且一次试验中有一个必发生,所以是对立事件.所以这4组事件中互斥而不对立的事件共有0组.故选A.
5.(人教B必修第二册5.3.1练习B T1改编)做试验“从0,1,2这3个数字中,不放回地取两次,每次取一个数字,构成有序对(x,y),x为第1次取到的数字,y为第2次取到的数字”,则这个试验的样本空间为________.
答案 Ω={(0,1),(0,2),(1,0),(1,2),(2,0),(2,1)}
解析 这个试验的样本空间为Ω={(0,1),(0,2),(1,0),(1,2),(2,0),(2,1)}.
例1 (1)在手工课上,老师将5个环(颜色分别为蓝、黑、红、黄、绿)分发给甲、乙、丙、丁、戊五位同学加工制作,每人分得一个,则事件“甲分得红环”与“乙分得红环”( )
A.是对立事件
B.是不可能事件
C.是互斥事件但不是对立事件
D.不是互斥事件
答案 C
解析 甲、乙不可能同时分得红环,因而这两个事件是互斥事件;又甲、乙可能都分不到红环,即事件“甲或乙分得红环”不是必然事件,故这两个事件不是对立事件.故选C.
(2)(多选)从1至9这9个自然数中任取两个,有如下随机事件:
A=“恰有一个偶数”,B=“恰有一个奇数”,C=“至少有一个是奇数”,D=“两个数都是偶数”,E=“至多有一个奇数”.
下列结论正确的是( )
A.A=B
B.B⊆C
C.D∩E=∅
D.C∩D=∅,C∪D=Ω
答案 ABD
解析 事件A,B都指的是一奇一偶,故A正确;至少有一个奇数,指两个数是一奇一偶,或是两个奇数,所以B⊆C,故B正确;至多有一个奇数指一奇一偶,或是两偶,此时事件D,E可能同时发生,故C错误;因为C,D是对立事件,所以C∩D=∅,C∪D=Ω,故D正确.故选ABD.
1.准确把握互斥事件与对立事件
(1)互斥事件是不可能同时发生的事件,但可同时不发生.
(2)对立事件是特殊的互斥事件,特殊在对立的两个事件不可能都不发生,即有且仅有一个发生.
2.判别互斥、对立事件的方法
判别互斥、对立事件一般用定义判断,不可能同时发生的两个事件为互斥事件;两个事件,若有且仅有一个发生,则这两个事件为对立事件,对立事件一定是互斥事件.
1.(多选)已知袋中有大小、形状完全相同的5张红色、2张蓝色卡片,从中任取3张卡片,则下列判断正确的是( )
A.事件“都是红色卡片”是随机事件
B.事件“都是蓝色卡片”是不可能事件
C.事件“至少有一张红色卡片”是必然事件
D.事件“有1张红色卡片和2张蓝色卡片”是必然事件
答案 ABC
解析 对于A,事件“都是红色卡片”是随机事件,故A正确;对于B,事件“都是蓝色卡片”是不可能事件,故B正确;对于C,因为只有2张蓝色卡片,从中任取3张卡片,所以事件“至少有一张红色卡片”是必然事件,故C正确;对于D,事件“有1张红色卡片和2张蓝色卡片”是随机事件,故D错误.故选ABC.
2.(多选)(2024·青岛开学考试)有5件产品,其中3件正品,2件次品,从中任取2件,则互斥的两个事件是( )
A.“至少有1件次品”与“至多有1件正品”
B.“至少有1件次品”与“都是正品”
C.“至少有1件次品”与“至少有1件正品”
D.“恰有1件次品”与“恰有2件正品”
答案 BD
解析 对于A,“至少有1件次品”与“至多有1件正品”能同时发生,不是互斥事件,故A错误;对于B,“至少有1件次品”与“都是正品”是对立事件,属于互斥事件,故B正确;对于C,“至少有1件次品”与“至少有1件正品”能同时发生,不是互斥事件,故C错误;对于D,“恰有1件次品”与“恰有2件正品”不能同时发生,但能同时不发生,是互斥而不对立事件,故D正确.故选BD.
例2 某河流上的一座水力发电站,每年六月份的发电量Y(单位:万千瓦时)与该河上游在六月份的降雨量X(单位:毫米)有关.据统计,当X=70时,Y=460;X每增加10,Y增加5.已知近20年X的值为140,110,160,70,200,160,140,160,220,200,110,160,160,200,140,110,160,220,140,160.
(1)完成如下的频率分布表:
近20年六月份降雨量频率分布表
(2)假定今年六月份的降雨量与近20年六月份降雨量的分布规律相同,并将频率视为概率,求今年六月份该水力发电站的发电量低于490(万千瓦时)或超过530(万千瓦时)的概率.
解 (1)在所给数据中,降雨量为110毫米的有3个,为160毫米的有7个,为200毫米的有3个.故近20年六月份降雨量频率分布表为
(2)根据题意,Y=460+eq \f(X-70,10)×5=eq \f(X,2)+425,
故P(发电量低于490万千瓦时或超过530万千瓦时)=P(Y<490或Y>530)=P(X<130或X>210)
=P(X=70)+P(X=110)+P(X=220)
=eq \f(1,20)+eq \f(3,20)+eq \f(2,20)=eq \f(3,10).
故今年六月份该水力发电站的发电量低于490(万千瓦时)或超过530(万千瓦时)的概率为eq \f(3,10).
计算简单随机事件的频率或概率的步骤
提醒:频率是随机的,而概率是一个确定的值,有时也用频率作为随机事件概率的估计值.
有一批货物需要用汽车从生产商所在城市甲运至销售商所在城市乙,已知从城市甲到城市乙只有两条公路,据调查统计,通过这两条公路从城市甲到城市乙的200辆汽车所用时间的频数分布情况如表所示.
假设汽车A只能在约定日期(某月某日)的前11天出发,汽车B只能在约定日期的前12天出发(将频率视为概率),为了在各自允许的时间内将货物运至城市乙,汽车A和汽车B选择的最佳路径分别为( )
A.公路1和公路2 B.公路2和公路1
C.公路2和公路2 D.公路1和公路1
答案 A
解析 通过公路1到城市乙用时10,11,12,13天的频率分别为0.2,0.4,0.2,0.2;通过公路2到城市乙用时10,11,12,13天的频率分别为0.1,0.4,0.4,0.1.设A1,A2分别表示汽车A选择公路1,2在允许的时间内将货物运往城市乙;B1,B2分别表示汽车B选择公路1,2在允许的时间内将货物运往城市乙,则P(A1)=0.2+0.4=0.6,P(A2)=0.1+0.4=0.5,P(B1)=0.2+0.4+0.2=0.8,P(B2)=0.1+0.4+0.4=0.9,所以汽车A最好选择公路1,汽车B最好选择公路2.
多角度探究突破
角度互斥事件的概率
例3 某保险公司利用简单随机抽样方法,对投保车辆进行抽样,样本车辆中每辆车的赔付结果统计如下:
(1)若每辆车的投保金额均为2800元,估计赔付金额大于投保金额的概率;
(2)在样本车辆中,车主是新司机的占10%,在赔付金额为4000元的样本车辆中,车主是新司机的占20%,估计在已投保车辆中,新司机获赔金额为4000元的概率.
解 (1)设事件A表示“赔付金额为3000元”,事件B表示“赔付金额为4000元”,以频率估计概率,得
P(A)=eq \f(150,1000)=0.15,P(B)=eq \f(120,1000)=0.12.
由于投保金额为2800元,赔付金额大于投保金额对应的情形是赔付金额为3000元和4000元,
故所求概率为P(A)+P(B)=0.15+0.12=0.27.
(2)设事件C表示“投保车辆中,新司机获赔4000元”.
由已知,样本车辆中车主为新司机的有0.1×1000=100(辆),而赔付金额为4000元的车辆中,车主为新司机的有0.2×120=24(辆),所以样本车辆中新司机车主获赔金额为4000元的频率为eq \f(24,100)=0.24,由频率估计概率,得P(C)=0.24.
角度对立事件的概率
例4 某超市为了了解顾客的购物量及结算时间等信息,安排一名员工随机收集了在该超市购物的100位顾客的相关数据,如下表所示.
已知这100位顾客中一次购物量超过8件的顾客占55%.
(1)确定x,y的值,并估计顾客一次购物的结算时间的平均值;
(2)求一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟的概率(将频率视为概率).
解 (1)由已知,得25+y+10=55,x+30=45,所以x=15,y=20.
该超市所有顾客一次购物的结算时间组成一个总体,所收集的100位顾客一次购物的结算时间可视为总体的一个容量为100的简单随机样本,顾客一次购物的结算时间的平均值可用样本平均数估计,其估计值为eq \f(1×15+1.5×30+2×25+2.5×20+3×10,100)=1.9(分钟).
(2)记事件A为“一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟”,事件A1,A2分别表示“该顾客一次购物的结算时间为2.5分钟、3分钟”,将频率视为概率得P(A1)=eq \f(20,100)=eq \f(1,5),P(A2)=eq \f(10,100)=eq \f(1,10).
P(A)=1-P(A1)-P(A2)=1-eq \f(1,5)-eq \f(1,10)=eq \f(7,10).
故一位顾客一次购物的结算时间不超过2分钟的概率为eq \f(7,10).
角度概率的一般加法公式
例5 某公司三个分厂的职工情况为:第一分厂有男职工4000人,女职工1600人;第二分厂有男职工3000人,女职工1400人;第三分厂有男职工800人,女职工500人.如果从该公司职工中随机抽选1人,求该职工为女职工或为第三分厂职工的概率.
解 记事件A为“抽取的为女职工”,记事件B为“抽取的为第三分厂的职工”,则A∩B表示“抽取的为第三分厂的女职工”,A∪B表示“抽取的为女职工或第三分厂的职工”,则有
P(A)=eq \f(1600+1400+500,4000+1600+3000+1400+800+500)=eq \f(35,113),
P(B)=eq \f(800+500,4000+1600+3000+1400+800+500)=eq \f(13,113),
P(A∩B)=eq \f(500,4000+1600+3000+1400+800+500)=eq \f(5,113),
所以P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B)=eq \f(35,113)+eq \f(13,113)-eq \f(5,113)=eq \f(43,113).
求复杂的互斥事件的概率的一般方法
(1)直接法:将所求事件的概率分解为一些彼此互斥的事件的概率的和,运用互斥事件的概率求和公式计算.
(2)间接法:先求此事件的对立事件的概率,再用公式P(A)=1-P(eq \(A,\s\up6(-))),即运用逆向思维,特别是“至少”“至多”型题目,用间接法就显得较简便.
1.甲、乙两人各射击一次,命中率分别为0.8和0.5,两人都命中的概率为0.4,则甲、乙两人至少有一人命中的概率为________.
答案 0.9
解析 至少有一人命中,可看成“甲命中”和“乙命中”这两个事件的并事件.设事件A为“甲命中”,事件B为“乙命中”,则“甲、乙两人至少有一人命中”为事件A∪B,所以P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B)=0.8+0.5-0.4=0.9.
2.某班选派5人参加学校举行的数学竞赛,获奖人数及其概率如下:
(1)若获奖人数不超过2的概率为0.56,求x的值;
(2)若最多4人获奖的概率为0.96,最少3人获奖的概率为0.44,求y,z的值.
解 记事件“在竞赛中,有k人获奖”为Ak(k∈N,k≤5),则事件Ak彼此互斥.
(1)∵获奖人数不超过2的概率为0.56,
∴P(A0)+P(A1)+P(A2)=0.1+0.16+x=0.56,
解得x=0.3.
(2)由最多4人获奖的概率为0.96,得
P(A5)=1-0.96=0.04,即z=0.04.
由最少3人获奖的概率为0.44,得
P(A3)+P(A4)+P(A5)=0.44,
即y+0.2+0.04=0.44,解得y=0.2.
课时作业
一、单项选择题
1.将一枚骰子先后抛掷两次,若先后出现的点数分别为b,c,则使得方程x2+bx+c=0有实数根的样本点个数为( )
A.17 B.18
C.19 D.20
答案 C
解析 一枚骰子先后抛掷两次,样本点一共有36个.方程有实数根,需满足b2-4c≥0,样本点中满足此条件的有(2,1),(3,1),(3,2),(4,1),(4,2),(4,3),(4,4),(5,1),(5,2),(5,3),(5,4),(5,5),(5,6),(6,1),(6,2),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6),共19个.故选C.
2.(2023·宜宾三模)抛掷一枚质地均匀的骰子一次,事件A表示“骰子向上的点数为奇数”,事件B表示“骰子向上的点数为偶数”,事件C表示“骰子向上的点数大于3”,事件D表示“骰子向上的点数小于3”则( )
A.事件A与事件C互斥
B.事件A与事件B互为对立事件
C.事件B与事件C互斥
D.事件C与事件D互为对立事件
答案 B
解析 由题意可知,事件A可表示为A={1,3,5},事件B可表示为B={2,4,6},事件C可表示为C={4,5,6},事件D可表示为D={1,2},因为A∩C={5},所以事件A与事件C不互斥,A错误;因为A∩B为不可能事件,A∪B为必然事件,所以事件A与事件B互为对立事件,B正确;因为B∩C={4,6},所以事件B与事件C不互斥,C错误;因为C∩D为不可能事件,C∪D不为必然事件,所以事件C与事件D不互为对立事件,D错误.故选B.
3.掷一枚骰子的试验,事件A表示“小于5的偶数点出现”,事件B表示“小于5的点数出现”,则一次试验中事件A∪eq \(B,\s\up6(-))发生的概率为( )
A.eq \f(1,3) B.eq \f(1,2)
C.eq \f(2,3) D.eq \f(5,6)
答案 C
解析 由已知,得P(A)=eq \f(1,3),P(B)=eq \f(2,3),事件B表示“小于5的点数出现”,则事件eq \(B,\s\up6(-))表示“出现5点或6点”,故事件A与事件eq \(B,\s\up6(-))互斥,∴P(A∪eq \(B,\s\up6(-)))=P(A)+[1-P(B)]=eq \f(1,3)+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(2,3)))=eq \f(2,3).故选C.
4.某地区居民血型的分布为O型49%,A型19%,B型25%,AB型7%.已知同种血型的人可以互相输血,O型血的人可以给任何一种血型的人输血,AB型血的人可以接受任何一种血型的血,其他不同血型的人不能互相输血.现有一血型为A型的病人需要输血,若在该地区任选一人,则能为该病人输血的概率为( )
A.19% B.26%
C.68% D.75%
答案 C
解析 该地区居民血型的分布为O型49%,A型19%,B型25%,AB型7%,能为A型血的病人输血的有O型和A型,所以能为该病人输血的概率为49%+19%=68%.故选C.
5.(2023·大连模拟)在一次随机试验中,三个事件A1,A2,A3发生的概率分别是0.2,0.3,0.5,则下列说法正确的是( )
A.A1∪A2与A3是互斥事件,也是对立事件
B.A1∪A2∪A3是必然事件
C.P(A2∪A3)=0.8
D.P(A1∪A2)≤0.5
答案 D
解析 三个事件A1,A2,A3不一定是互斥事件,故P(A1∪A2)≤0.5,P(A2∪A3)≤0.8,P(A1∪A2∪A3)≤1,且A1∪A2与A3不一定是互斥事件,也不一定是对立事件.故选D.
6.(2020·全国Ⅱ卷)在新冠肺炎疫情防控期间,某超市开通网上销售业务,每天能完成1200份订单的配货,由于订单量大幅增加,导致订单积压.为解决困难,许多志愿者踊跃报名参加配货工作.已知该超市某日积压500份订单未配货,预计第二天的新订单超过1600份的概率为0.05,志愿者每人每天能完成50份订单的配货,为使第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95,则至少需要志愿者( )
A.10名 B.18名
C.24名 D.32名
答案 B
解析 由题意知超市第二天能完成1200份订单的配货,如果没有志愿者帮忙,则超市第二天共会积压超过500+(1600-1200)=900份订单的概率为0.05,因此要使第二天完成积压订单及当日订单的配货的概率不小于0.95,至少需要志愿者eq \f(900,50)=18(名).故选B.
7.(2023·咸阳一模)某家族有X,Y两种遗传性状,该家族某成员出现X性状的概率为eq \f(4,15),出现Y性状的概率为eq \f(2,15),X,Y两种性状都不出现的概率为eq \f(7,10),则该成员X,Y两种性状都出现的概率为( )
A.eq \f(1,15) B.eq \f(1,10)
C.eq \f(2,15) D.eq \f(4,15)
答案 B
解析 设该家族某成员出现X性状为事件A,出现Y性状为事件B,则X,Y两种性状都不出现为事件eq \(A,\s\up6(-))∩eq \(B,\s\up6(-)),两种性状都出现为事件A∩B,所以P(A)=eq \f(4,15),P(B)=eq \f(2,15),P(eq \(A,\s\up6(-))∩eq \(B,\s\up6(-)))=eq \f(7,10),所以P(A∪B)=1-P(eq \(A,\s\up6(-))∩eq \(B,\s\up6(-)))=eq \f(3,10),又因为P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B),所以P(A∩B)=P(A)+P(B)-P(A∪B)=eq \f(1,10).故选B.
8.若随机事件A,B互斥,A,B发生的概率均不等于0,且P(A)=2-a,P(B)=3a-4,则实数a的取值范围为( )
A.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(4,3),\f(3,2))) B.eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(1,\f(3,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,3),\f(3,2))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(4,3)))
答案 A
解析 由题意,知eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(0
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